Литий ионные аккумуляторы модели 18650. Можно ли заряжать литий-ионный аккумулятор без контроллера

(форм фактора) 18650 имеют свои плюсы и минусы. Поэтому говорить о том, какие аккумуляторы 18650 лучше, сложно. Это, скорее, дело личных предпочтений и требований, которые вы предъявляете к элементу питания. Технические характеристики и особенности аккумулятора зависят от типа используемой химии (электролита).

Защищенные и незащищенные литий-ионные аккумуляторы

Для начала рассмотрим, в чем разница между защищенными и незащищенными аккумуляторами 18650. Какие лучше из данных двух видов, станет ясно после разбора этих терминов. Защищенные (Protected) аккумуляторы - это аккумуляторы с «вшитой» в корпус маленькой платой (контроллером заряда), имеющей при себе три самые необходимые функции: защита от короткого замыкания, защита от глубокого разряда и превышение допустимой силы тока при зарядке. Наряду с защищенными существуют и незащищенные (Unprotected) аккумуляторы без внутренней платы. С такими нужно вести себя очень осторожно, в особенности заставляя их работать с очень низким сопротивлением.

В зависимости от того, какой химический состав имеет незащищенный аккумулятор, он может или навсегда испортиться или просто взорваться. Узнать о том, защищена ли батарейка, можно, почитав мелкие надписи на ее корпусе. Короткое замыкание в переводе на английский будет Short-circuit, защита - Protection. Если вы встретили эти два слова, стоящими в одной строке, то можно быть уверенным в наличии защиты. Также и отдельные слова Protection или Protected будут говорить о том же. К сожалению, отнюдь не на всех аккумуляторах пишут о присутствии в нем маленькой спасительницы. В качестве альтернативы можно воспользоваться поиском информации о батарейке у продавцов или в интернете. Если поставить безопасность работы во главу угла при выборе элемента питания, то ответ на вопрос, какой аккумулятор 18650 лучше, становится очевидным.

Механическая защита литий-ионных аккумуляторов

Помимо электронной внутренней защиты аккумулятора существует также и система механической защиты без использования платы. Смысл такой защиты сводится к механическому разрыву цепи (срабатыванию механического выключателя) внутри аккумулятора в результате превышения определенного порога внутреннего давления, который, собственно, и приводит к взрыву. Это обесточивает аккумулятор. Если же давление все равно продолжает расти, то происходит автоматическое вскрытие специального клапана, который извлекает электролит наружу. Механический выключатель сам по себе довольно широко распространен как дополнительная мера безопасности во многих аккумуляторах, встраиваемая совместно с контроллером заряда (платой) или без оного. При этом наличие механической защиты может не упоминаться вообще нигде, ни на корпусе, ни в описании технических характеристик в магазине. В данном случае нужно просто понимать, что батарейки с нестабильным химическим составом хороший производитель никогда не оставит без защиты. Даже если официально такой источник питания считается незащищенным, в нем в любом случае будет хоть какая-нибудь механика.

Емкость литий-ионных аккумуляторов

Емкость аккумулятора выражается в миллиамперах в час (mAh или mA*h) и также помогает определить, какой аккумулятор 18650 лучше подойдет для использования на нужном приборе. Чем выше данное значение, тем дольше проработает аккумулятор до полного разряда. Миллиампер в час - это производная величина от «ампер в час» (1 Ah = 1000 mAh), применяемая для аккумуляторов небольшого размера. Не углубляясь в физику, эта величина характеризует потенциальную силу тока аккумулятора, который он должен выдавать в течение одного часа для того, чтобы полностью разрядиться. Разумеется, такой сильный ток он может и не выдать, но по данной величине можно легко судить о его емкости. При помощи нехитрых вычислений можно узнать какой ток будет выдавать элемент питания в течение нескольких часов работы, исходя из равенства - количество ампер в один час. Чем больше значение ампер, тем дольше сможет проработать аккумулятор с одной и той же силой.

Токоотдача литий-ионных аккумуляторов

Токоотдача - это еще один параметр, характеризующий элемент питания. На корпусе аккумулятора токоотдача маркируется силой тока - ампером (A). Чем амперы больше, тем сильнее будет «жарить» аккумулятор. Батарейки с высокими амперами считаются высокотоковыми (High drain). Именно число ампер определяет то, какой высокотоковый аккумулятор 18650 лучше. Однако такие батарейки имеют сравнительно небольшую емкость. Чем ниже сопротивление, с которым должен работать аккумулятор, тем больше тока ему придется отдавать. И предел этой отдачи зависит от описываемого значения.

Емкость аккумулятора определяет силу тока в разрезе времени, а токоотдача показывает этот предел. Исходя из двух этих параметров, можно вычислить максимальное время работы элемента питания с максимально возможной для него силой. Важно понимать, что если ток, необходимый для какого-то конкретного прибора будет больше, чем максимальная отдача тока того аккумулятора, с которым этот прибор работает, то для элемента питания это будет перегрузкой. Рабочий ресурс аккумулятора при постоянной работе в большую нагрузку сильно снижается.

Закон Ома как метод узнать, какие аккумуляторы 18650 по техническим характеристикам лучше

Зная номинальное напряжение источника питания и сопротивление прибора можно вычислить необходимую токоотдачу, воспользовавшись законом Ома:

I = U/R, где I - сила тока в амперах (A), U - напряжение в вольтах (V), R - сопротивление в омах (Ohm).

То есть нужно разделить напряжение аккумулятора на сопротивление конечного прибора. Используя формулу, можно обезопасить аккумулятор от возможного перегруза в работе, и уж точно от короткого замыкания. Для измерения сопротивления используют омметры. Умение проводить такие несложные вычисления поможет определить, какой аккумулятор 18650 лучше подойдет под использование на конкретном приборе.

Все аккумуляторы форм фактора 18650 имеют номинальное напряжение в 3,7 вольт. Но это значение в большинстве случаев вариабельно и зависит от уровня разряда аккумулятора. Чем больше он разряжен, тем меньше вольт он выдает.

Виды литий-ионных аккумуляторов

Какой аккумулятор 18650 выбрать, и какой лучше - зависит от конкретной ситуации. Знание особенностей различных видов химии поможет разобраться в данном вопросе. Ниже представлены наиболее популярные типы химии аккумуляторов 18650:

• Литий-кобальтовые - ICR, NCR, LiCoO 2 (Lithium Cobalt Oxide).
• Литий-марганцевые - IMR, INR, NMC, LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNiMnCoO 2 (Lithium Manganese Oxide).
• Литий-железо-фосфатные (феррофосфатные) - LFP, IFR, LiFePO 4 (Lithium Iron Phosphate).

Перечисленные виды аккумуляторов являются разновидностями литий-ионных аккумуляторов, то есть сделанных по литий-ионной технологии.

Данная ниже информация с описаниями типов химии поможет определить, какой литий-ионный аккумулятор 18650 лучше.

Старение, хранение и диапазон рабочих температур литий-ионных аккумуляторов

Всем литий-ионным источникам питания свойственно старение. При этом неважно, используются ли они вообще. Считается, что после нескольких лет от даты производства при любом раскладе их можно смело выбрасывать. Каждый год батарейка теряет примерно 10 % от номинальной емкости, поэтому рекомендуется перед покупкой узнавать дату ее производства. Наряду со старением, у литиевых аккумуляторов есть еще один небольшой минус - их нельзя долго хранить в разряженном состоянии, это может их испортить. На батарейки также влияет и температура окружающей среды. У литий-ионных элементов диапазон рабочих температур сравнительно низкий - от -20 градусов до +20 градусов Цельсия. Это значит, что использование или зарядка их в условиях, близких к обозначенным границам, будет отрицательно сказываться на электролите.

Литий-кобальтовые аккумуляторы

Литий-кобальтовые аккумуляторы характеризуются самыми высокими показателями в емкости. Литий-кобальтовая химия очень нестабильна, поэтому использовать ее нужно осторожно. Нельзя допускать возможности быстрой зарядки при использовании метода ускоренного или дельта V заряда. При такой зарядке более стабильный аккумулятор может полностью зарядиться в течение одного часа. Литий-кобальтовый же заряжать таким способом опасно. Также нельзя использовать литий-кобальтовый аккумулятор с такой нагрузкой, при которой он может разрядиться меньше, чем за 30 минут. Для батарейки с данной химией без защиты и то и другое приведет к воспламенению электролита.

Химия на основе литий-кобальтовой технологии сыскала большую популярность среди аккумуляторов 18650 для электронных сигарет. Какого лучше производителя аккумуляторов данной категории выбрать, рекомендуется смотреть в отзывах. Ввиду определенной нестабильности такие аккумуляторы надо выбирать осторожно.

Пороговым значением на заряд литий-кобальтового аккумулятора является граница в 4,2 вольта. Выскакивание напряжения аккумулятора выше данной границы будет означать перезаряд, допускать который крайне не рекомендуется. Использование слишком мощных зарядных устройств пагубно влияет на литий-кобальтовую химию. Это портит батарейку и одновременно повышает риск воспламенения и взрыва электролита. Лучше всего использовать продвинутые зарядные устройства с возможностью регулировки подаваемой силы тока и применения разных настроек для зарядки. Наилучшим методом зарядки здесь будет алгоритм CC/CV - постоянный ток, постоянное напряжение voltage).

На кобальтовые батарейки плохо сказывается не только перезаряд, но и переразряд. Пиковым порогом на разряд является граница в 3 вольта. Если продолжать работать на кобальте после достижения такого напряжения батарейки, то это будет портить ее, увеличивая риск воспламенения. В идеале нужно прекращать работу на кобальте после 3,5 вольт. Отношение к литий-кобальтовой химии должно быть наиболее бережным. Перезаряд, переразряд, излишне низкий ом на разрядке, физические повреждения будут способствовать ухудшению химии, которое в конечном итоге приведет к взрыву. В случаях с очень высоким током на заряд и очень низким сопротивлением он может произойти сразу. Никель-кобальтовая химия очень токсична. При возгорании она выделяет очень вредные для здоровья газы, вдыхание которых может привести к летальному исходу.

Литий-марганцевые аккумуляторы

Литий-марганцевые аккумуляторы являются наиболее популярными, в первую очередь за счет стабильности своей химии при практически аналогичных кобальтовым аккумуляторам свойствам. Поэтому на многие марганцевые батарейки не ставится контроллер заряда и при этом производители гордо вешают на них флажок «безопасные».

Марганцевые аккумуляторы способны долго и спокойно работать в нагрузку (с очень низким омом). Это, конечно, в любом случае не хорошо, но в отличие от кобальтовых элементов, марганцевые прослужат в этом случае гораздо дольше. Марганцевые элементы имеют хороший баланс емкости и силы, однако проигрывают кобальтовым в емкости. Предосторожности при зарядке IMR аккумуляторов почти такие же, как и у кобальтовых. Максимальная граница - 4,2 вольта. Использование больших токов на заряд не взорвет электролит, но сильно его подпортит. И это, конечно же, зависит от силы подаваемого тока. Чем он сильнее, тем быстрее произойдет зарядка, но тем хуже будет для химии. Рекомендуемый метод зарядки - CC/CV. Еще один плюс марганцевых элементов в том, что они способны выдержать глубокий разряд в 2,5 вольт. Как бы там ни было, не стоит часто доводить марганцевый аккумулятор до такого состояния.

Данный тип электролита также характеризуется отсутствием взрывного эффекта. Это связано с использованием графита в качестве материала для анода. При критическом нарушении условий эксплуатации (очень низкое сопротивление или очень высокий ток на заряд) даже на аккумуляторе без защиты будет выделяться газ, но воспламенения или взрыва не произойдет.

В целом за счет своих усредненных показателей литий-марганцевые аккумуляторы 18650 по характеристикам лучше. Какие именно аккумуляторы данной категории выбрать, следует смотреть в отзывах отдельно по каждой из фирм изготовителей.

Литий-железо-фосфатные аккумуляторы

Литий-железо-фосфатные (феррофосфатные) являются самыми безопасными из семейства Это их основное отличие. Стабильность химии LFP батареек даже лучше, чем у марганцевых. Это связано с использованием железо-фосфатного катода, который обладает отличной термоустойчивостью и отсутствием токсичности. Почти все железо-фосфатные батарейки не оснащаются контроллером заряда, а чтобы довести их до взрыва или возгорания без физических повреждений, нужно сильно постараться. Они хорошо переносят разные злоупотребления в работе, например, очень низкое сопротивление.

Феррофосфатные элементы имеют самый высокий срок службы (2000 циклов заряд-разряд) среди литий-ионных. Из минусов - низкая емкость, примерно на 50 % ниже, чем у кобальтовых, и примерно на 15 % ниже, чем у марганцевых аккумуляторов. Еще одна особенность этих батареек - стабильность напряжения при использовании, которое колеблется возле границы в 3,2 вольта вплоть до разряда. Это свойство дает феррофосфатным батарейкам больше преимуществ для использовании их в последовательном соединении (если аккумуляторы собираются в цепь, то есть в аккумуляторную батарею). Железо-фосфатные аккумуляторы имеют токоотдачу ниже, чем у своих собратьев по химии, однако среди них можно встретить и высотоковые. Железо-фосфатные аккумуляторы стареют чуть медленнее, чем другие литий-ионные батарейки, но, как и вышеописанные, их нельзя хранить разряженными.

В поисках информации о том, какой аккумулятор 18650 лучше для фонаря или радиоуправляемой модели, рекомендуют остановить свой выбор именно на аккумуляторах с данной химией. Ввиду вышеописанных свойств они отлично подойдут для применения их в батареях данных приборов.

Химия данных источников питания позволяет спокойно заряжать их при помощи ускоренного метода. Феррофосфатные батарейки очень устойчивы к перезаряду. Что же касается разряда, то его максимально допустимая граница равна 2 вольтам. Ближе к концу работы устойчивое напряжение аккумулятора будет резко снижаться. Частый разряд ниже этой границы будет быстро портить батарейку.

В завершение

На этом описание маркировок аккумуляторов, тхнических характеристик 18650, какие лучше из них, и разных типов химии мы закончим. Надеемся, что данная информация поможет определить, какой аккумулятор подходит для конкретного прибора. Данные здесь рекомендации и характеристика даны в весьма сжатой форме. Аккумуляторам посвящены целые форумы, сайты и даже книги. Наиболее полную информацию о них не уложить в одну статью. Мы уже не говорим о том, что для их изучения необходимо знать множество специальных терминов и электрохимию в целом.

Сложно найти область, где нет приборов, работающих на электрической энергии. Мобильные источники представляют аккумуляторы и одноразовые батарейки, питающие потребителя за счет превращения химической энергии в электрическую. Литий-ионные аккумуляторы представляют электронные пары с активными компонентами, содержащими соли лития. По форме аккумулятор напоминает одноразовую пальчиковую батарейку, но несколько большего размера, имеет сотни циклов зарядки, относится Li-ion аккумуляторам 18650.

Производство литий-ионных аккумуляторов основано на площадках компаний Sanyo, Sony, Panasonic, LG Chem, Samsung SDI, Skme, Moli, BAK, Lishen, ATL, HYB . Другие фирмы покупают элементы, переупаковывают их, выдавая за собственную продукцию. Они еще и пишут на термоусадочной пленке недостоверную информацию об изделии. В настоящий момент нет литий-ионных аккумуляторов 18650 емкостью выше 3600 мА-ч.

Основное отличие аккумуляторов от батарей в возможности многократной перезарядки. Все батарейки рассчитаны на напряжение 1,5 В, у изделия li-ion на выходе 3,7 В. Форм фактор 18650 означает, литиевый аккумулятор длиной 65 мм, диаметром 18 мм.

Характеристики рабочего режима литиевого аккумулятора 18650:

• Максимальное напряжение 4,2 В, причем даже незначительная перезарядка значительно сокращает срок службы.
• Минимальное напряжение 2,75 В. При достижении 2,5 В требуются особые условия восстановления емкости, При напряжении на клеммах2,0 В заряд не восстанавливается.
• Минимальная рабочая температура -20 0 С. Зарядка при минусовой температуре не возможна.
• Максимальная температура +60 0 С. При более высокой температуре можно ожидать взрыва или загорания.
• Емкость измеряется Ампер/часах. Полностью заряженный аккумулятор емкостью 1 А/ч может выдать 1А тока в течение часа, 2 А продолжительностью 30 минут или 15 А на протяжении 4 минут.

Контроллер заряда li-ion аккумулятора 18650

Основные производители выпускают стандартные литиевые аккумуляторы 18650 без защитной платы. Этот контроллер, выполненный в виде электронной схемы, устанавливают сверху на корпус, несколько удлиняя его. Плата располагается перед отрицательной клеммой, защищает АКБ от КЗ, перезаряда, переразряда. Собирается защита в Китае. Есть приборы хорошего качества, встречается откровенное надувательство – недостоверная информация, емкость 9 000А/ч. После установки защиты корпус помещается в термоусадочную пленку с надписями. За счет дополнительной конструкции корпус становится длиннее и толще, может не поместиться в предназначенное гнездо. Типоразмер его может быть 18700, увеличиться за счет дополнительных действий. Если аккумулятор 18650 используется для создания батареи в 12 В, в которой предусмотрен общий контроллер заряда, прерыватели на отдельных Li -ion элементах не нужны.

Целью защиты является обеспечение работы источника энергии в заданных параметрах. При зарядке простым ЗУ защита не допустит перезаряда и вовремя отключит питание, если литиевый аккумулятор 18650 сел до напряжения 2,7 В.

Маркировка литиевых аккумуляторов18650

На поверхности корпуса аккумулятора нанесена маркировка. Здесь можно найти полную информацию о технических свойствах. Кроме даты изготовления, срока годности и бренда производителя, зашифровано устройство литиевых аккумуляторов 18650, и связанные с этим аспектом потребительские качества.

1. ICR – катод литий-кобальтовый. Аккумулятор обладает высокой емкостью, но рассчитан на небольшие токи потребления. Используют в ноутбуках, видеокамерах и подобной длительно работающей технике с небольшим потреблением энергии.
2. IMR – катод литий-марганцевый. Обладает способностью выдавать большие токи, выдерживает разрядку до 2,5 а/ч.
3. INR – катод из никелатов. Обеспечивает высокие токи, выдерживают разряд до 2,5 В.
4. NCR – специфическая маркировка компании Panasonic. По свойствам аккумулятор идентичен IMR. Используются никелаты, соли кобальта, окись алюминия.

Позиции 2,3,4 называют «высокотоковыми», их используют для фонарей, биноклей, фотоаппаратов.

Литий-феррофосфатные аккумуляторы обладают способностью работать при глубоком минусе, восстанавливаются при глубоком разряде. Недооценены на рынке.

По маркировке можно определить, это литиевый заряжаемый аккумулятор буквы — I R. Если есть буквы C/M/F – известен материал катода. Будет указана емкость, обозначенная mA/h. Дата выпуска и срок годности расположены в разных местах.

Следует знать, нет у производителей литиевых многозарядных батарей изделий емкостью больше 3 600 мА/ч. Для того чтобы отремонтировать батарею ноутбука или собрать новую нужно приобретать аккумуляторы без защиты. Для использования в единичном экземпляре нужно покупать элементы с защитой.

Как проверить литиевый аккумулятор 18650

Если покупая дорогой прибор, вы сомневаетесь в правдивости информации на корпусе, есть способы проверки. Кроме специальных измерителей можно использовать подручные средства.

• У вас есть зарядное устройство, можно засечь время полной зарядки определенной силой тока. Произведение времени на силу тока выявит приблизительную емкость li-ion аккумулятора.
• Вам поможет интеллектуальное зарядное устройство. Оно покажет и напряжение, и емкость, но стоит прибор дорого.
• Подключите фонарик, замерьте силу тока, и ждите, когда светоч потухнет. Произведение времени на силу тока дает емкость тока в А/ч.

Определить мощность аккумулятора можно по весу: литиевый аккумулятор 18650 емкостью 2000мА/ч должен весить 40 г. Чем выше емкость, тем больше вес. Но бракоделы научились подсыпать песок в корпус, для тяжести.

Зарядное устройство для литиевых аккумуляторов 18650

Литиевые аккумуляторы требовательны к параметрам напряжения на клеммах. Предельное напряжение 4,2 В, минимальное – 2,7 В. поэтому зарядное устройство работает как стабилизатор напряжения, создавая на выходе 5 В.

Определяющими показателями является ток зарядки и количество элементов в батарее, выставляемые своими руками. Каждый элемент (банка) должен получить полный заряд. Распределяется энергия с использованием схемы балансира для литиевых аккумуляторов 18650. Балансир может быть встроенным или контроль ведется вручную. Хорошее ЗУ стоит дорого. Сделать зарядку своими руками для li-ion может каждый, кто разбирается в электрических схемах и умеет паять.

Предлагаемая схема зарядного устройства, выполненного своими руками для литиевых аккумуляторов 18650, проста, будет отключать потребителя после зарядки самостоятельно. Стоимость комплектующих около 4 долларов, не дефицит. Приспособление надежное, не перегреется и не загорится.

Схема зарядного устройства для литиевых аккумуляторов 18650

В зарядном, сделанном своими руками, ток в цепи регулируется резистором R4. Сопротивление подбирают таким, чтобы первоначальный ток зависит от емкости литиевого аккумулятора 18650.Каким током заряжать li-ion аккумулятор, если его емкость 2 000 мА/ч? 0,5 – 1,0 С составит 1-2 ампера. Это и есть ток зарядки.

Каким током заряжать li-ion аккумулятор 18650

Есть порядок восстановления работоспособности литиевого аккумулятора 18650 после падения напряжения до рабочего. Мы восстанавливаем емкость, измеряемую в ампер-часах. Поэтому вначале подключаем Li-ion аккумулятор форм-фактор 18650 к ЗУ, потом своими руками устанавливаем ток зарядки. Напряжение изменяется по времени, начальное 0,5 В. Как стабилизатор, ЗУ рассчитан на 5 В. Для сохранения работоспособности, благоприятными считают параметры 40-80 % от емкости.

Схема зарядки li-ion аккумулятора 18650 предполагает 2 этапа. Вначале нужно поднять напряжение на полюсах до 4,2 В, далее постепенным снижением силы тока стабилизировать емкость. Заряд считается полным, если сила тока снизилась до значения 5-7 мА, когда питание отключится. Весь цикл зарядки не должен превышать 3 часа.

Самая простая одногнездная китайская зарядка для li-ion аккумуляторов 18650 рассчитана на зарядный ток в 1 А. Но следить за процессом придется самостоятельно, переключать своими руками. Универсальные зарядные устройства дороги, но имеют дисплей и самостоятельно ведут процесс.

Как правильно зарядить Li-ion аккумулятор 18650 в ноутбуке? Подключение комплекта источников энергии в гаджете через Pover Bank. Батарея может заряжаться от сети, но важно отключать питание, как только блок набрал емкость.

Восстановление li-ion аккумулятора 18650

Если АКБ отказывается работать, это может проявиться так:

• Источник энергии быстро разряжается.
• Аккумулятор сел и не заряжается вообще.

Быстро разрядиться может любой источник, если емкость пропала. Именно этим страшен перезаряд и глубокий разряд, от которых ставится защита. Но нет спасения от естественного старения, когда хранение на складе ежегодно снижает емкость банок. Способов регенерации нет, только замена.

Что делать, если аккумулятор не заряжается после глубокого разряда? Как восстановить li-ion 18650? После отключения аккумулятора контроллером, в нем еще есть запас энергии, способный выдать 2.8-2.4 В напряжения на полюсах. Но зарядное устройство не распознает заряд до 3,0В, ему все, что ниже, то и ноль. Можно ли разбудить аккумулятор, запустить химическую реакцию вновь? Что нужно сделать, чтобы поднять заряд li-ion 18650 до 3,1 -3,3В? Нужно использовать способ «толкнуть» аккумулятор, дать ему необходимый заряд.

Не вдаваясь в расчеты, используйте предложенную схему, смонтировав ее с резистором 62 Ом (0,5Вт). Здесь использован блок питания на 5 В.

Если резистор греется, на литиевом аккумуляторе ноль, значит, есть КЗ или неисправен модуль защиты.

Как восстановить литиевый аккумулятор 18650, используя универсальное ЗУ? Выставить ток заряда 10 мА, и выполнить предзарядку, как написано в инструкции к прибору. После поднятия напряжения до 3,1 В зарядить в 2 этапа по схеме SONY.

Какие литиевые аккумуляторы 18650 лучше на Али Экспресс

Если для вас важна стоимость и качество литиевого аккумулятора 18650, воспользуйтесь ресурсом AliExpress. Здесь много товара, от разных производителей. Искомый аккумулятор пользуется спросом, его любят подделывать. Поэтому необходимо знать основные отличия хорошей модели от реплики.

Критично отнеситесь к указанной емкости. Только лучшие производители добились 3 600 А/ч, средние имеют показатель 3000-3200 А/ч. Защищенный аккумулятор больше на 2-3 мм в длину и чуть толще незащищенного. Но если вы собираете батарею, защита не нужна, не переплачивайте.

Добротные изделия и здесь стоят дороже. Учтите, что Ultrafire обещает 9000 мА/ч, но на деле оказывается в 5-10 раз ниже. Лучше использовать товар от проверенного производителя, стараться покупать всегда одну и ту же марку аккумулятора.

Предлагаем посмотреть порядок восстановления литиевого аккумулятора 18650

Все большее место в повседневном быту занимают различные беспроводные устройства: портативные и удобные в работе аккумуляторные дрели; ноутбуки, которые позволяют долгое время работать без использования электрической сети. Все это делает нашу повседневную жизнь удобней и легче. Но особое место занимает использование автономных аккумуляторных устройств не рядом с домом, где всегда можно поставить устройство на зарядку, а далеко от источников электропитания.

В туристическом походе, на охоте или рыбалке самым необходимым, а порой и незаменимым электрическим прибором является фонарь. Современные фонари, оснащенные светодиодами, имеют огромное количество плюсов. Но главной характеристикой любого электрического фонаря, конечно, является продолжительность его работы. Для туристов, которые отправляются в многодневные путешествия, именно продолжительность работы фонаря имеет огромное значение при выборе. А эта характеристика напрямую зависит от типа аккумулятора, которым комплектуется фонарь.

Большую роль для любого туриста играет компактность и легкость снаряжения. Поэтому важной характеристикой для элементов питания являются размеры и вес – чем меньше, тем лучше. При этом аккумуляторы должны иметь большую емкость, которая обеспечит долгую и бесперебойную работу фонаря, зачастую основного источника света в темное время суток. Современные технологии позволяют объединить воедино небольшие размер и вес с большой емкостью аккумулятора.

Одними из самых распространенных элементов питания для светодиодных фонарей являются аккумуляторы типоразмера 18650. Эти компактные аккумуляторы с относительно большой емкостью лучше всего подходят для современных источников света, часто применяемых туристами, рыбаками и охотниками.

Основные особенности аккумуляторов 18650

В самом названии указаны размеры аккумулятора – 18 миллиметров в диаметре, 65 миллиметров в длину. Несмотря на то, что внешне они похожи на привычные многим батареи типоразмера АА (так называемые «пальчиковые» батарейки), аккумуляторы 18650 крупнее по размерам. Кроме того, отличительная особенность аккумуляторов 18650 - напряжение, которое на выходе составляет 3,7 В, против 1,5 В у аккумуляторов меньшего размера. Емкость аккумуляторов 18650 бывает разной: от 1600 до 3600 мАч. При этом необходимо обратить внимание на то, что емкость качественного аккумулятора не может превышать 3600 мАч. Аккумуляторы могут использоваться в фонарях как по одному, так и в системе Power Bank – устройстве, которое соединяет в себе несколько одинаковых элементов питания.

Одно из главных качеств и преимуществ аккумуляторов – отсутствие эффекта памяти и крайне низкий уровень саморазряда. Аккумуляторы 18650 выдерживают до 1000 циклов заряда/разряда, что является очень хорошим показателем для портативных аккумуляторов. Постепенно ресурс заряда аккумуляторов снижается, но при помощи специальных технических устройств емкость можно восстановить, единственным условием для восстановления является отсутствие механических повреждений батареи.

Необходимо учитывать, что для более рационального использования ресурса аккумулятора не стоит разряжать его полностью. Оптимальной является подзарядка аккумулятора при снижении емкости до 40% от номинала. В случае правильной эксплуатации аккумулятор будет служить надежно долгое время.

Для зарядки аккумуляторов 18650 понадобится специальное зарядное устройство, которое подойдет для всех типов батарей такого типоразмера. Например, зарядное устройство , зарядное устройство или зарядное устройство .

Виды аккумуляторов типоразмера 18650

Сами батареи при общей схожести в технических характеристиках имеют различное, по типу материала катода, содержание. Несмотря на то, что все они имеют обозначение литий–ионные аккумуляторы, различают три типа:

1) литий-кобальтовые (LiCoO2) - самые распространенные аккумуляторы, характеризуются наиболее высокой емкостью среди литий–ионных аккумуляторов;

2) литий-марганцевые (LiMnO2, LiMn2O4, LiNiMnCoO2) - более известны как высокотоковые аккумуляторы (INR), способные отдавать в нагрузку токи 5-7С, но по емкости обычно уступающие литий-кобальтовым;

3) литий-феррофосфатные (LiFePO4) аккумуляторы - по всем параметрам они бесспорно выигрывают у первых двух типов, кроме рабочего напряжения и емкости.

Каждый из этих типов имеет свои преимущества и недостатки и предназначен для решения конкретных задач. Различаются они в основном емкостью и скоростью разряда.

При выборе аккумулятора 18650 в магазине всю информацию о нем, как правило, можно прочитать на корпусе батареи. Наиболее ответственные производители всегда маркируют батареи. Поэтому наличие технических характеристик на корпусе является своего рода показателем качества изделия. Универсальной или единой системы маркировки не существует. Тем не менее, чаще всего используется следующий принцип.

В маркировке, в разных сочетаниях, применяются латинские буквы. Например: буква I – указывает на то, что батарея литий–ионная, со всеми присущими таким аккумуляторам характеристиками. Буква R – обозначает, что у вас в руках аккумулятор, который можно подзаряжать при необходимости. Буквы C/M/F обозначают материал катода – кобальт, марганец или железофосфат соответственно. Комбинации букв могут быть произвольными, но в то же время всегда указываются типоразмер 18650 (длина и диаметр) и емкость в ампер-часах - от 1000 до 3600.

Правила эксплуатации аккумуляторов 18650

При многочисленных плюсах аккумуляторы 18650 имеют один недостаток, связанный с их конструкцией. Зачастую батареи быстро выходят из строя, если их перезарядить или перегреть. Перезарядка ведет к нагреву аккумулятора, после чего происходит возгорание или взрыв батареи. Фирмы производители предусмотрели вариант защиты аккумуляторов от перегрева. При использовании аккумуляторов 18650 в Power Bank при последовательном соединении в цепь устанавливается электронная плата, которая ограничивает заряд всего устройства до заданной емкости.

Для аккумуляторов 18650, применяемых, например, в фонарях, используется индивидуальная система защиты от перезарядки и последующего за ней перегрева. Защита представляет собой небольшую электронную защитную плату, которая устанавливается на минусовом контакте незащищенного литий–ионного аккумулятора и приваривается стальной лентой к корпусу. Это предотвращает не только перегрев, но и короткое замыкание, которое может вывести из строя не только аккумулятор, но и зарядное устройство. Вся конструкция упаковывается в термопленку.

Защищенные и незащищенные аккумуляторы 18650 также имеют свою маркировку, например: protected, with protected PCB, protection circuit - на защищенных аккумуляторах, unprotected – на незащищенных. Необходимо обратить внимание на то, что крупные производители не выпускают защищенные аккумуляторы, а устанавливается защита фирмами, которые занимаются их доработкой. Таким образом, защищенные аккумуляторы выпускаются под различными брендами, количество которых очень велико.

Следует отметить, что после установки защиты длина аккумулятора 18650 увеличивается примерно на 3-4 мм, что может вызвать свои сложности. Зачастую аккумулятор большей длины не входит на штатное место как в фонаре, так и в зарядном устройстве. Нужно учитывать то, что на аккумулятор увеличенной длины с большей силой давит контактная пружина фонаря или зарядного устройства, а это может привести к продавливанию минусового контакта и поломке аккумулятора. Поэтому при покупке аккумулятора 18650 нужно проверять, подходят ли они к вашему фонарю или зарядному устройству. Однако существуют также фонари и зарядные устройства, производители которых сразу предусматривают увеличенный размер аккумулятора. В этом случае проблем с установкой и эксплуатацией не возникает, но незащищенные аккумуляторы для таких устройств не подойдут.

Аккумуляторы, имеющие защиту, можно применять в любых устройствах, работающих на литий–ионных источниках питания, которые не имеют встроенного контроллера заряда–разряда. Возможно, конечно применение и незащищенных аккумуляторов, но в этом случае требуется контроль уровня заряда при подзарядке.

Особое место в эксплуатации аккумуляторов 18650 играет их правильное хранение. Аккумуляторы должны храниться в чехле или коробке и не контактировать в процессе хранения с металлическими изделиями. Оптимальная температура хранения - от +5 до +15 градусов по Цельсию. Правильное хранение увеличит срок службы аккумуляторов, но лучшим гарантом их долговечности будет постоянная работа. Литий–ионные аккумуляторы понемногу теряют емкость и, соответственно, ресурс при длительном хранении.

Устройства, работающие на аккумуляторах 18650

Аккумуляторы типоразмера 18650 нашли широкое применение в быту.

В настоящее время одними из наиболее распространенных устройств, работающих на аккумуляторах 18650, являются мощные светодиодные фонари. Именно такие аккумуляторы способны обеспечивать питанием мощные светодиоды. Высокая емкость аккумуляторов позволяет фонарю работать долгое время без подзарядки. Это особенно важно в длительных походах. Для светодиодного фонаря понадобится аккумулятор, оснащенный защитной платой. При использовании незащищенного аккумулятора необходим постоянный контроль его работы.

Другой большой группой устройств, в которых применяются эти элементы питания - ручные беспроводные дрели, которые для краткости называют шуруповертами. Эти крайне необходимые в строительстве и ремонте инструменты часто комплектуются аккумуляторами 18650, объединенными в Power Bank. Несомненным преимуществом таких аккумуляторов является высокий стартовый ток, который позволяет работать инструменту с высокой силовой нагрузкой. Большая емкость аккумуляторов позволяет непрерывно использовать инструмент в течение нескольких часов. В случае, если аккумулятор начинает разряжаться, его можно смело ставить на подзарядку, не боясь эффекта памяти, присущего батареям других типов. Аккумуляторы типоразмера 18650 – это наиболее оптимальный вариант для шуруповерта за счет небольших габаритов, большой емкости и относительной быстроты заряда.

Аккумуляторы 18650 применяются в батареях для ноутбуков, также объединенные в Power Bank. Они позволяют этим незаменимым гаджетам работать автономно по нескольку часов. Учитывая достаточно высокий расход электрической энергии ноутбуком, в процессе работы применяют аккумуляторы, который вместе дают большую емкость. Еще одним плюсом является то, что подзарядка аккумулятора может проводится и при работе с ноутбуком от сети, единственное, что необходимо учитывать, это то, что электропитание от сети необходимо отключать сразу, как только индикатор заряда на ноутбуке покажет, что аккумуляторы заряжены. Иначе постепенно ресурс аккумуляторов будет снижаться. Аккумуляторы, которыми комплектуются ноутбуки, зачастую подлежат восстановлению, так как хорошо защищены корпусом ноутбука и, как правило, не имеют механических повреждений.

Необходимо отметить, что в батареях ноутбуков и шуруповертов применяются только незащищенные аккумуляторы, это необходимо учитывать при их восстановлении, ремонте или замене.

Итак, подведем итоги. Большое количество современных мощных светодиодных фонарей используют в качестве источника питания аккумуляторы 18650. Легкие и компактные, такие аккумуляторы имеют достаточную емкость, чтобы обеспечить долгую работу фонаря и других устройств. Производители стараются максимально усовершенствовать конструкцию аккумуляторов, а производители устройств, работающих от аккумуляторов, в свою очередь оптимизируют свою продукция для долговременной работы именно с такими аккумуляторами, как имеющими защиту от перегрева, так и не имеющих защиты.

Мы надеемся, что эта статья поможет в выборе качественных и надежных аккумуляторов 18650 – необходимых для автономной работы различных устройств как в домашних условиях, так и в туристическом походе, на охоте или рыбалке.

Оценка характеристик того или иного зарядного устройства затруднительна без понимания того, как собственно должен протекать образцовый заряд li-ion аккумулятора. Поэтому прежде чем перейти непосредственно к схемам, давайте немного вспомним теорию.

Какими бывают литиевые аккумуляторы

В зависимости от того, из какого материала изготовлен положительный электрод литиевого аккумулятора, существует их несколько разновидностей:

• с катодом из кобальтата лития;
• с катодом на основе литированного фосфата железа;
• на основе никель-кобальт-алюминия;
• на основе никель-кобальт-марганца.

У всех этих аккумуляторов имеются свои особенности, но так как для широкого потребителя эти нюансы не имеют принципиального значения, в этой статье они рассматриваться не будут.

Также все li-ion аккумуляторы производят в различных типоразмерах и форм-факторах. Они могут быть как в корпусном исполнении (например, популярные сегодня 18650) так и в ламинированном или призматическом исполнении (гель-полимерные аккумуляторы). Последние представляют собой герметично запаянные пакеты из особой пленки, в которых находятся электроды и электродная масса.

Наиболее распространенные типоразмеры li-ion аккумуляторов приведены в таблице ниже (все они имеют номинальное напряжение 3.7 вольта):

Внутренние электрохимические процессы протекают одинаково и не зависят от форм-фактора и исполнения АКБ, поэтому все, сказанное ниже, в равной степени относится ко всем литиевым аккумуляторам.

Как правильно заряжать литий-ионные аккумуляторы

Наиболее правильным способом заряда литиевых аккумуляторов является заряд в два этапа. Именно этот способ использует компания Sony во всех своих зарядниках. Несмотря на более сложный контроллер заряда, это обеспечивает более полный заряд li-ion аккумуляторов, не снижая срока их службы.

Здесь речь идет о двухэтапном профиле заряда литиевых аккумуляторов, сокращенно именуемым CC/CV (constant current, constant voltage). Есть еще варианты с ипульсным и ступенчатым токами, но в данной статье они не рассматриваются. Подробнее про зарядку импульсным током можно прочитать .

Итак, рассмотрим оба этапа заряда подробнее.

1. На первом этапе должен обеспечиваться постоянный ток заряда. Величина тока составляет 0.2-0.5С. Для ускоренного заряда допускается увеличение тока до 0.5-1.0С (где С - это емкость аккумулятора).

Например, для аккумулятора емкостью 3000 мА/ч, номинальный ток заряда на первом этапе равен 600-1500 мА, а ток ускоренного заряда может лежать в пределах 1.5-3А.

Для обеспечения постоянного зарядного тока заданной величины, схема зарядного устройства (ЗУ) должна уметь поднимать напряжение на клеммах аккумулятора. По сути, на первом этапе ЗУ работает как классический стабилизатор тока.

Важно: если планируется заряд аккумуляторов со встроенной платой защиты (PCB), то при конструировании схемы ЗУ необходимо убедиться, что напряжение холостого хода схемы никогда не сможет превысить 6-7 вольт. В противном случае плата защиты может выйти из строя.

В момент, когда напряжение на аккумуляторе поднимется до значения 4.2 вольта, аккумулятор наберет приблизительно 70-80% своей емкости (конкретное значение емкости будет зависит от тока заряда: при ускоренном заряде будет чуть меньше, при номинальном - чуть больше). Этот момент является окончанием первого этапа заряда и служит сигналом для перехода ко второму (и последнему) этапу.

2. Второй этап заряда - это заряд аккумулятора постоянным напряжением, но постепенно снижающимся (падающим) током.

На этом этапе ЗУ поддерживает на аккумуляторе напряжение 4.15-4.25 вольта и контролирует значение тока.

По мере набора емкости, зарядный ток будет снижаться. Как только его значение уменьшится до 0.05-0.01С, процесс заряда считается оконченным.

Важным нюансом работы правильного зарядного устройства является его полное отключение от аккумулятора после окончания зарядки. Это связано с тем, что для литиевых аккумуляторов является крайне нежелательным их длительное нахождение под повышенным напряжением, которое обычно обеспечивает ЗУ (т.е. 4.18-4.24 вольта). Это приводит к ускоренной деградации химического состава аккумулятора и, как следствие снижению его емкости. Под длительным нахождением подразумевается десятки часов и более.

За время второго этапа заряда, аккумулятор успевает набрать еще примерно 0.1-0.15 своей емкости. Общий заряд аккумулятора таким образом достигает 90-95%, что является отличным показателем.

Мы рассмотрели два основных этапа заряда. Однако, освещение вопроса зарядки литиевых аккумуляторов было бы неполным, если бы не был упомянут еще один этап заряда - т.н. предзаряд.

Предварительный этап заряда (предзаряд) - этот этап используется только для глубоко разряженных аккумуляторов (ниже 2.5 В) для вывода их на нормальный эксплуатационный режим.

На этом этапе заряд обеспечивается постоянным током пониженной величины до тех пор, пока напряжение на аккумуляторе не достигнет значения 2.8 В.

Предварительный этап необходим для предотвращения вспучивания и разгерметизации (или даже взрыва с возгоранием) поврежденных аккумуляторов, имеющих, например, внутреннее короткое замыкание между электродами. Если через такой аккумулятор сразу пропустить большой ток заряда, это неминуемо приведет к его разогреву, а дальше как повезет.

Еще одна польза предзаряда - это предварительный прогрев аккумулятора, что актуально при заряде при низких температурах окружающей среды (в неотапливаемом помещении в холодное время года).

Интеллектуальная зарядка должна уметь контролировать напряжение на аккумуляторе во время предварительного этапа заряда и, в случае, если напряжение долгое время не поднимается, делать вывод о неисправности аккумулятора.

Все этапы заряда литий-ионного аккумулятора (включая этап предзаряда) схематично изображены на этом графике:

Превышение номинального зарядного напряжения на 0,15В может сократить срок службы аккумулятора вдвое. Понижение напряжения заряда на 0,1 вольт уменьшает емкость заряженной батареи примерно на 10%, но значительно продляет срок ее службы. Напряжение полностью заряженного аккумулятора после извлечения его из зарядного устройства составляет 4.1-4.15 вольта.

Резюмирую вышесказанное, обозначим основные тезисы:

1. Каким током заряжать li-ion аккумулятор (например, 18650 или любой другой)?

Ток будет зависеть от того, насколько быстро вы хотели бы его зарядить и может лежать в пределах от 0.2С до 1С.

Например, для аккумулятора типоразмера 18650 емкостью 3400 мА/ч, минимальный ток заряда составляет 680 мА, а максимальный - 3400 мА.

2. Сколько времени нужно заряжать, например, те же аккумуляторные батарейки 18650?

Время заряда напрямую зависит от тока заряда и рассчитывается по формуле:

T = С / I зар.

Например, время заряда нашего аккумулятора емкостью 3400 мА/ч током в 1А составит около 3.5 часов.

3. Как правильно зарядить литий-полимерный аккумулятор?

Любые литиевые аккумуляторы заряжаются одинаково. Не важно, литий-полимерный он или литий-ионный. Для нас, потребителей, никакой разницы нет.

Что такое плата защиты?

Плата защиты (или PCB - power control board) предназначена для защиты от короткого замыкания, перезаряда и переразряда литиевой батареи. Как правило в модули защиты также встроена и защита от перегрева.

В целях соблюдения техники безопасности запрещено использование литиевых аккумуляторов в бытовых приборах, если в них не встроена плата защиты. Поэтому во всех аккумуляторах от сотовых телефонов всегда есть PCB-плата. Выходные клеммы АКБ размещены прямо на плате:

В этих платах используется шестиногий контроллер заряда на специализированной микрухе (JW01, JW11, K091, G2J, G3J, S8210, S8261, NE57600 и пр. аналоги). Задачей этого контроллера является отключение батареи от нагрузки при полном разряде батареи и отключение аккумулятора от зарядки при достижении 4,25В.

Вот, например, схема платы защиты от аккумулятора BP-6M, которыми снабжались старые нокиевские телефоны:

Если говорить об 18650, то они могут выпускаться как с платой защиты так и без нее. Модуль защиты располагается в районе минусовой клеммы аккумулятора.

Плата увеличивает длину аккумулятора на 2-3 мм.

Аккумуляторы без PCB-модуля обычно входят в состав батарей, комплектуемых собственными схемами защиты.

Любой аккумулятор с защитой легко превращается в аккумулятор без защиты, достаточно просто распотрошить его.

На сегодняшний день максимальная емкость аккумулятора 18650 составляет 3400 мА/ч. Аккумуляторы с защитой обязательно имеют соответствующее обозначение на корпусе ("Protected").

Не стоит путать PCB-плату с PCM-модулем (PCM - power charge module). Если первые служат только целям защиты аккумулятора, то вторые предназначены для управления процессом заряда - ограничивают ток заряда на заданном уровне, контролируют температуру и, вообще, обеспечивают весь процесс. PCM-плата - это и есть то, что мы называем контроллером заряда.

Надеюсь, теперь не осталось вопросов, как зарядить аккумулятор 18650 или любой другой литиевый? Тогда переходим к небольшой подборке готовых схемотехнических решений зарядных устройств (тех самых контроллеров заряда).

Схемы зарядок li-ion аккумуляторов

Все схемы подходят для зарядки любого литиевого аккумулятора, остается только определиться с зарядным током и элементной базой.

LM317

Схема простого зарядного устройства на основе микросхемы LM317 с индикатором заряда:

Схема простейшая, вся настройка сводится к установке выходного напряжения 4.2 вольта с помощью подстроечного резистора R8 (без подключенного аккумулятора!) и установке тока заряда путем подбора резисторов R4, R6. Мощность резистора R1 - не менее 1 Ватт.

Как только погаснет светодиод, процесс заряда можно считать оконченным (зарядный ток до нуля никогда не уменьшится). Не рекомендуется долго держать аккумулятор в этой зарядке после того, как он полностью зарядится.

Микросхема lm317 широко применяется в различных стабилизаторах напряжения и тока (в зависимости от схемы включения). Продается на каждом углу и стоит вообще копейки (можно взять 10 шт. всего за 55 рублей).

LM317 бывает в разных корпусах:

Назначение выводов (цоколевка):

Аналогами микросхемы LM317 являются: GL317, SG31, SG317, UC317T, ECG1900, LM31MDT, SP900, КР142ЕН12, КР1157ЕН1 (последние два - отечественного производства).

Зарядный ток можно увеличить до 3А, если вместо LM317 взять LM350. Она, правда, подороже будет - 11 руб/шт .

Печатная плата и схема в сборе приведены ниже:

Старый советский транзистор КТ361 можно заменить на аналогичный p-n-p транзистор (например, КТ3107, КТ3108 или буржуйские 2N5086, 2SA733, BC308A). Его можно вообще убрать, если индикатор заряда не нужен.

Недостаток схемы: напряжение питания должно быть в пределах 8-12В. Это связано с тем, что для нормальной работы микросхемы LM317 разница между напряжением на аккумуляторе и напряжением питания должна быть не менее 4.25 Вольт. Таким образом, от USB-порта запитать не получится.

MAX1555 или MAX1551

MAX1551/MAX1555 - специализированные зарядные устройства для Li+ аккумуляторов, способные работать от USB или от отдельного адаптера питания (например, зарядника от телефона).

Единственное отличие этих микросхем - МАХ1555 выдает сигнал для индикатора процесса заряда, а МАХ1551 - сигнал того, что питание включено. Т.е. 1555 в большинстве случаев все-таки предпочтительнее, поэтому 1551 сейчас уже трудно найти в продаже.

Подробное описание этих микросхем от производителя - .

Максимальное входное напряжение от DC-адаптера - 7 В, при питании от USB - 6 В. При снижении напряжения питания до 3.52 В, микросхема отключается и заряд прекращается.

Микросхема сама детектирует на каком входе присутствует напряжение питания и подключается к нему. Если питание идет по ЮСБ-шине, то максимальный ток заряда ограничивается 100 мА - это позволяет втыкать зарядник в USB-порт любого компьютера, не опасаясь сжечь южный мост.

При питании от отдельного блока питания, типовое значение зарядного тока составляет 280 мА.

В микросхемы встроена защита от перегрева. Но даже в этом случае схема продолжает работать, уменьшая ток заряда на 17 мА на каждый градус выше 110°C.

Имеется функция предварительного заряда (см. выше): до тех пор пока напряжение на аккумуляторе находится ниже 3В, микросхема ограничивает ток заряда на уровне 40 мА.

Микросхема имеет 5 выводов. Вот типовая схема включения:

Если есть гарантия, что на выходе вашего адаптера напряжение ни при каких обстоятельствах не сможет превысить 7 вольт, то можно обойтись без стабилизатора 7805.

Вариант зарядки от USB можно собрать, например, на такой .

Микросхемы не нуждается ни во внешних диодах, ни во внешних транзисторах. Вообще, конечно, шикарные микрухи! Только они маленькие слишком, паять неудобно. И еще стоят дорого ().

LP2951

Стабилизатор LP2951 производится фирмой National Semiconductors (). Он обеспечивает реализацию встроенной функции ограничения тока и позволяет формировать на выходе схемы стабильный уровень напряжения заряда литий-ионного аккумулятора.

Величина напряжения заряда составляет 4,08 - 4,26 вольта и выставляется резистором R3 при отключенном аккумуляторе. Напряжение держится очень точно.

Ток заряда составляет 150 - 300мА, это значение ограничено внутренними цепями микросхемы LP2951 (зависит от производителя).

Диод применять с небольшим обратным током. Например, он может быть любым из серии 1N400X, какой удастся приобрести. Диод используется, как блокировочный, для предотвращения обратного тока от аккумулятора в микросхему LP2951 при отключении входного напряжения.

Данная зарядка выдает довольно низкий зарядный ток, так что какой-нибудь аккумулятор 18650 может заряжаться всю ночь.

Микросхему можно купить как в DIP-корпусе , так и в корпусе SOIC (стоимость около 10 рублей за штучку).

MCP73831

Микросхема позволяет создавать правильные зарядные устройства, к тому же она дешевле, чем раскрученная MAX1555.

Типовая схема включения взята из :

Важным достоинством схемы является отсутствие низкоомных мощных резисторов, ограничивающих ток заряда. Здесь ток задается резистором, подключенным к 5-ому выводу микросхемы. Его сопротивление должно лежать в диапазоне 2-10 кОм.

Зарядка в сборе выглядит так:

Микросхема в процессе работы неплохо так нагревается, но это ей вроде не мешает. Свою функцию выполняет.

Вот еще один вариант печатной платы с smd светодиодом и разъемом микро-USB:

LTC4054 (STC4054)

Очень простая схема, отличный вариант! Позволяет заряжать током до 800 мА (см. ). Правда, она имеет свойство сильно нагреваться, но в этом случае встроенная защита от перегрева снижает ток.

Схему можно существенно упростить, выкинув один или даже оба светодиодов с транзистором. Тогда она будет выглядеть вот так (согласитесь, проще некуда: пара резисторов и один кондер):

Один из вариантов печатной платы доступен по . Плата рассчитана под элементы типоразмера 0805.

I=1000/R . Сразу большой ток выставлять не стоит, сначала посмотрите, насколько сильно будет греться микросхема. Я для своих целей взял резистор на 2.7 кОм, при этом ток заряда получился около 360 мА.

Радиатор к этой микросхеме вряд ли получится приспособить, да и не факт, что он будет эффективен из-за высокого теплового сопротивления перехода кристалл-корпус. Производитель рекомендует делать теплоотвод "через выводы" - делать как можно более толстые дорожки и оставлять фольгу под корпусом микросхемы. И вообще, чем больше будет оставлено "земляной" фольги, тем лучше.

Кстати говоря, бОльшая часть тепла отводится через 3-ю ногу, так что можно сделать эту дорожку очень широкой и толстой (залить ее избыточным количеством припоя).

Корпус микросхемы LTC4054 может иметь маркировку LTH7 или LTADY.

LTH7 от LTADY отличаются тем, что первая может поднять сильно севший аккумулятор (на котором напряжение меньше 2.9 вольт), а вторая - нет (нужно отдельно раскачивать).

Микросхема вышла очень удачной, поэтому имеет кучу аналогов: STC4054, MCP73831, TB4054, QX4054, TP4054, SGM4054, ACE4054, LP4054, U4054, BL4054, WPM4054, IT4504, Y1880, PT6102, PT6181, VS6102, HX6001, LC6000, LN5060, CX9058, EC49016, CYT5026, Q7051. Прежде, чем использовать какой-либо из аналогов, сверяйтесь по даташитам.

TP4056

Микросхема выполнена в корпусе SOP-8 (см. ), имеет на брюхе металлический теплосьемник не соединенный с контактами, что позволяет эффективнее отводить тепло. Позволяет заряжать аккумулятор током до 1А (ток зависит от токозадающего резистора).

Схема подключения требует самый минимум навесных элементов:

Схема реализует классический процесс заряда - сначала заряд постоянным током, затем постоянным напряжением и падающим током. Все по-научному. Если разобрать зарядку по шагам, то можно выделить несколько этапов:

1. Контроль напряжения подключенного аккумулятора (это происходит постоянно).
2. Этап предзаряда (если аккумулятор разряжен ниже 2.9 В). Заряд током 1/10 от запрограммированного резистором R prog (100мА при R prog = 1.2 кОм) до уровня 2.9 В.
3. Зарядка максимальным током постоянной величины (1000мА при R prog = 1.2 кОм);
4. При достижении на батарее 4.2 В, напряжение на батарее фиксируется на этому уровне. Начинается плавное снижение зарядного тока.
5. При достижении тока 1/10 от запрограммированного резистором R prog (100мА при R prog = 1.2кОм) зарядное устройство отключается.
6. После окончания зарядки контроллер продолжает мониторинг напряжения аккумулятора (см. п.1). Ток, потребляемый схемой мониторинга 2-3 мкА. После падения напряжения до 4.0В, зарядка включается снова. И так по кругу.

Ток заряда (в амперах) рассчитывается по формуле I=1200/R prog . Допустимый максимум - 1000 мА.

Реальный тест зарядки с аккумулятором 18650 на 3400 мА/ч показан на графике:

Достоинство микросхемы в том, что ток заряда задается всего лишь одним резистором. Не требуются мощные низкоомные резисторы. Плюс имеется индикатор процесса заряда, а также индикация окончания зарядки. При неподключенном аккумуляторе, индикатор моргает с периодичностью раз в несколько секунд.

Напряжение питания схемы должно лежать в пределах 4.5...8 вольт. Чем ближе к 4.5В - тем лучше (так чип меньше греется).

Первая нога используется для подключения датчика температуры, встроенного в литий-ионную батарею (обычно это средний вывод аккумулятора сотового телефона). Если на выводе напряжение будет ниже 45% или выше 80% от напряжения питания, то зарядка приостанавливается. Если контроль температуры вам не нужен, просто посадите эту ногу на землю.

Внимание! У данной схемы есть один существенный недостаток: отсутствие схемы защиты от переполюсовки батареи. В этом случае контроллер гарантированно выгорает из строя из-за превышения максимального тока. При этом напряжение питания схемы напрямую попадает на аккумулятор, что очень опасно.

Печатка простая, делается за час на коленке. Если время терпит, можно заказать готовые модули. Некоторые производители готовых модулей добавляют защиту от перегрузки по току и переразряда ( , например, можно выбрать какая плата вам нужна - с защитой или без, и с каким разъемом).

Так же можно найти готовые платы с выведенным контактом под температурный датчик. Или даже модуль зарядки с несколькими запараллеленными микросхемами TP4056 для увеличения зарядного тока и с защитой от переполюсовки (пример).

LTC1734

Тоже очень простая схема. Ток заряда задается резистором R prog (например, если поставить резистор на 3 кОм, ток будет равен 500 мА).

Микросхемы обычно имеют маркировку на корпусе: LTRG (их можно часто встретить в старых телефонах от самсунгов).

Транзистор подойдет вообще любой p-n-p, главное, чтобы он был рассчитан на заданный ток зарядки.

Индикатора заряда на указанной схеме нет, но в на LTC1734 сказано, что вывод "4" (Prog) имеет две функции - установку тока и контроль окончания заряда батареи. Для примера приведена схема с контролем окончания заряда при помощи компаратора LT1716.

Компаратор LT1716 в данном случае можно заменить дешевым LM358.

TL431 + транзистор

Наверное, сложно придумать схему из более доступных компонентов. Здесь самое сложное - это найти источник опорного напряжение TL431. Но они настолько распространены, что встречаются практически повсюду (редко какой источник питания обходится без этой микросхемы).

Ну а транзистор TIP41 можно заменить любым другим с подходящим током коллектора. Подойдут даже старые советские КТ819, КТ805 (или менее мощные КТ815, КТ817).

Настройка схемы сводится к установке выходного напряжения (без аккумулятора!!!) с помощью подстроечного резистора на уровне 4.2 вольта. Резистор R1 задает максимальное значение зарядного тока.

Данная схема полноценно реализует двухэтапный процесс заряда литиевых аккумуляторов - сначала зарядка постоянным током, затем переход к фазе стабилизации напряжения и плавное снижение тока практически до нуля. Единственный недостаток - плохая повторяемость схемы (капризна в настройке и требовательна к используемым компонентам).

MCP73812

Есть еще одна незаслуженно обделенная вниманием микросхема от компании Microchip - MCP73812 (см. ). На ее базе получается очень бюджетный вариант зарядки (и недорогой!). Весь обвес - всего один резистор!

Кстати, микросхема выполнена в удобном для пайки корпусе - SOT23-5.

Единственный минус - сильно греется и нет индикации заряда. Еще она как-то не очень надежно работает, если у вас маломощный источник питания (который дает просадку напряжения).

В общем, если для вас индикация заряда не важна, и ток в 500 мА вас устраивает, то МСР73812 - очень неплохой вариант.

NCP1835

Предлагается полностью интегрированное решение - NCP1835B, обеспечивающее высокую стабильность зарядного напряжения (4.2 ±0.05 В).

Пожалуй, единственным недостатком данной микросхемы является ее слишком миниатюрный размер (корпус DFN-10, размер 3х3 мм). Не каждому под силу обеспечить качественную пайку таких миниатюрных элементов.

Из неоспоримых преимуществ хотелось бы отметить следующее:

1. Минимальное количество деталей обвеса.
2. Возможность зарядки полностью разряженной батареи (предзаряд током 30мА);
3. Определение окончания зарядки.
4. Программируемый зарядный ток - до 1000 мА.
5. Индикация заряда и ошибок (способна детектировать незаряжаемые батарейки и сигнализировать об этом).
6. Защита от продолжительного заряда (изменяя емкость конденсатора С т, можно задать максимальное время заряда от 6,6 до 784 минут).

Стоимость микросхемы не то чтобы копеечная, но и не настолько большая (~1$), чтобы отказаться от ее применения. Если вы дружите с паяльником, я бы порекомендовал остановить свой выбор на этом варианте.

Более подробное описание находится в .

Можно ли заряжать литий-ионный аккумулятор без контроллера?

Да, можно. Однако это потребует плотного контроля за зарядным током и напряжением.

Вообще, зарядить АКБ, к примеру, наш 18650 совсем без зарядного устройства не получится. Все равно нужно как-то ограничивать максимальный ток заряда, так что хотя бы самое примитивное ЗУ, но все же потребуется.

Самое простейшее зарядное устройство для любого литиевого аккумулятора - это резистор, включенный последовательно с аккумулятором:

Сопротивление и мощность рассеяния резистора зависят от напряжения источника питания, который будет использоваться для зарядки.

Давайте в качестве примера, рассчитаем резистор для блока питания напряжением 5 Вольт. Заряжать будем аккумулятор 18650, емкостью 2400 мА/ч.

Итак, в самом начале зарядки падение напряжение на резисторе будет составлять:

U r = 5 - 2.8 = 2.2 Вольта

Предположим, наш 5-вольтовый блок питания рассчитан на максимальный ток 1А. Самый большой ток схема будет потреблять в самом начале заряда, когда напряжение на аккумуляторе минимально и составляет 2.7-2.8 Вольта.

Внимание: в данных расчетах не учитывается вероятность того, что аккумулятор может быть очень глубоко разряжен и напряжение на нем может быть гораздо ниже, вплоть до нуля.

Таким образом, сопротивление резистора, необходимое для ограничения тока в самом начале заряда на уровне 1 Ампера, должно составлять:

R = U / I = 2.2 / 1 = 2.2 Ом

Мощность рассеивания резистора:

P r = I 2 R = 1*1*2.2 = 2.2 Вт

В самом конце заряда аккумулятора, когда напряжение на нем приблизится к 4.2 В, ток заряда будет составлять:

I зар = (U ип - 4.2) / R = (5 - 4.2) / 2.2 = 0.3 А

Т.е., как мы видим, все значения не выходят за рамки допустимых для данного аккумулятора: начальный ток не превышает максимально допустимый ток заряда для данного аккумулятора (2.4 А), а конечный ток превышает ток, при котором аккумулятор уже перестает набирать емкость (0.24 А).

Самый главный недостаток такой зарядки состоит в необходимости постоянно контролировать напряжение на аккумуляторе. И вручную отключить заряд, как только напряжение достигнет 4.2 Вольта. Дело в том, что литиевые аккумуляторы очень плохо переносят даже кратковременное перенапряжение - электродные массы начинают быстро деградировать, что неминуемо приводит к потери емкости. Одновременно с этим создаются все предпосылки для перегрева и разгерметизации.

Если в ваш аккумулятор встроена плата защиты, о которых речь шла чуть выше, то все упрощается. По достижении определенного напряжение на аккумуляторе, плата сама отключит его от зарядного устройства. Однако такой способ зарядки имеет существенные минусы, о которых мы рассказывали в .

Защита, встроенная в аккумулятор не позволит его перезарядить ни при каких обстоятельствах. Все, что вам остается сделать, это проконтролировать ток заряда, чтобы он не превысил допустимые значения для данного аккумулятора (платы защиты не умеют ограничивать ток заряда, к сожалению).

Зарядка при помощи лабораторного блока питания

Если в вашем распоряжении имеется блок питания с защитой (ограничением) по току, то вы спасены! Такой источник питания уже является полноценным зарядным устройством, реализующим правильный профиль заряда, о котором мы писали выше (СС/СV).

Все, что нужно сделать для зарядки li-ion - это выставить на блоке питания 4.2 вольта и установить желаемое ограничение по току. И можно подключать аккумулятор.

Вначале, когда аккумулятор еще разряжен, лабораторный блок питания будет работать в режиме защиты по току (т.е. будет стабилизировать выходной ток на заданном уровне). Затем, когда напряжение на банке поднимется до установленных 4.2В, блок питания перейдет в режим стабилизации напряжения, а ток при этом начнет падать.

Когда ток упадет до 0.05-0.1С, аккумулятор можно считать полностью заряженным.

Как видите, лабораторный БП - практически идеальное зарядное устройство! Единственное, что он не умеет делать автоматически, это принимать решение о полной зарядке аккумулятора и отключаться. Но это мелочь, на которую даже не стоит обращать внимания.

Как заряжать литиевые батарейки?

И если мы говорим об одноразовой батарейке, не предназначенной для перезарядки, то правильный (и единственно верный) ответ на этот вопрос - НИКАК.

Дело в том, что любая литиевая батарейка (например, распространенная CR2032 в виде плоской таблетки) характеризуется наличием внутреннего пассивирующего слоя, которым покрыт литиевый анод. Этот слой предотвращает химическую реакцию анода с электролитом. А подача стороннего тока разрушает вышеуказанный защитный слой, приводя к порче элемента питания.

Кстати, если говорить о незаряжаемой батарейке CR2032, то есть очень похожая на нее LIR2032 - это уже полноценный аккумулятор. Ее можно и нужно заряжать. Только у нее напряжение не 3, а 3.6В.

О том же, как заряжать литиевые аккумуляторы (будь то аккумулятор телефона, 18650 или любой другой li-ion аккумулятор) шла речь в начале статьи.